为了揭示长期人为管理与利用过程对于土壤质量的作用与影响，国内有试验研究了陕西关中地区旱地农田土壤紧实度和容重空间变异特征。研究结果表明：在水平方向上土壤紧实度和容重具有中等变异强度，土壤紧实度和容重以村庄为中心向外逐渐增大；在垂直方向上土壤紧实度和容重同样存在明显的变异性。
人为长期干预下土壤演化过程与强度是当今土壤科学关注的重点领域，尤其是在人口剧增，土地生产负荷日益加重的背景下，研究人为利用与管理条件下土壤质量演化特征具有极为重要的现实意义。陕西关中、晋南和豫西部一带广泛分布的塿土就是在漫长的农业利用过程中，以原始褐土为基础，经过施加土粪、堆积覆盖、培肥熟化等人为直接干预下演化而形成的，故有“塿者，则人工培土之意”之说，成为该区域农业悠久文明的有力佐证。
土壤容重与紧实度一样具有相同的变异规律，0~10 cm、10~20 cm 和20~30 cm 土层。
土壤容重在水平方向上表现为距离村庄越远有逐渐增大趋势，在垂直方向上也同样具有明显的变异性，3个土层的平均容重分别为1.19 g·cm-3、1.45 g·cm-3和1.56 g·cm-3。
Васильев和Ревут研究得出，当土壤容重在1.05 ~1.2 g·cm-3时，小麦籽粒和玉米绿色体的产量zui高，当小于1.05 g·cm-3和大于1.20 g·cm-3时，二者产量显著下降。
依据产量得出：很疏松的土壤容重为0.9 ~ 1.05 g·cm-3；正常土壤容重为1.05 ~ 1.20 g·cm-3；紧实土壤容重1.2 ~1.4 g·cm-3；很紧实土壤容重大于1.4 g·cm-3
由此可见，关中地区土壤只有表层0 ~ 10 cm属于较为正常范围，而10 ~ 20 和20 ~ 30 cm土层已经达到紧实和很紧实状态。Douglas 等人的试验已经证明，紧实土壤上使用150 kg·hm-2氮肥与正常土壤上使用50 kg·hm-2氮肥所收获的黑麦草产量是相同的。因此，不难看出关中土壤肥料投入量不断递增，生产效率却徘徊不前的主要原因是土壤硬度计测出的土壤紧实度大小所导致的结果。
尽管前人以丰富翔实地科学证据充分阐明了人为作用下塿土的形成与演化历史，仍然一些亟待研究的科学问题。由于人为干预的程度在时空尺度上有差异，尤其是在现代耕作制度、施肥制度明显变化，土壤集约化生产水平不断增加的情况下，对于关中地区农田土壤物理状态演化趋势及空间变异特性的研究却仍鲜有报道。
农田土壤性质空间变异性研究也是当今土壤学科发展的前沿，它对于建立农田土壤质量数据库，实现数字土壤、结合土壤硬度计等现代化科学测量仪器推动农业发展具有极为重要的科学价值。尽管关于农田土壤质量空间变异性研究报道颇丰，均集中在土壤性质空间变异性的相关理论等方面，而揭示导致农田土壤空间变异的机理研究显得较为贫乏。
分析表明，土壤紧实化的水平空间变异特征是人为长期采用就近原则进行有机培肥，对土壤质量产生的作用与影响；而垂直剖面上的差异性则是多年旋耕产生的结果。所以，加强土壤培肥，改善现行耕作制度显得极为重要。
